一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法技术

本发明专利技术公开了一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，包括：进行初始化，并输入原始信号；采用基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法对原始信号进行频谱计算，得到信号的频谱。本发明专利技术采用了基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法，通过在进行傅里叶变换时随源信号窗口的移动将原傅里叶变换矩阵的前若干行循环移动到最底端来使相邻窗重复的部分可以省略计算，节省了计算量，并采用了计算量小的IIR滤波器对窗函数进行拟合，计算量更低；频谱计算得到的信号的频谱包含有模值谱、相位谱和瞬时相位差谱，在保证模值分量正确检出的同时，能测得相位和相位差，更精确和直观。本发明专利技术可广泛应用于信号处理领域。

A phase dependent method for computing high-density stacked window spectrum

The invention discloses a phase of high density stack window spectrum calculation method, including: initialization, and input the original signal; using high density stack window algorithm transformation matrix of rolling cycle and IIR filter based on the fitting of the original signal spectrum calculation, obtain the frequency spectrum of the signal. The invention adopts a high density stack window algorithm transformation matrix of rolling cycle and IIR filter based on fitting, by Fu Liye transform when moving with the source window the original Fu Liye transform matrix before the number of lines to the bottom part of the cycle of mobile to adjacent window can omit the repeated calculation, saves the amount of calculation, and the fitting of window function to calculate the IIR filter small amount, less computation; the calculated spectrum signal spectrum contains amplitude spectrum and phase spectrum and instantaneous phase difference spectrum, in ensuring the correct detection mode value at the same time, can measure the phase and phase difference, more accurate and intuitive. The invention can be widely applied to the signal processing field.

【技术实现步骤摘要】
一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法
本专利技术涉及信号处理领域，尤其是一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法。
技术介绍
频谱分析方式有着多样性的特征，就现阶段来看，频谱分析方式是多种多样的，有cross算法、DFT算法、prony算法、小波变换、卡尔曼滤波算法等，但是这些算法都存在各种各样的不足，其中，DFT算法的应用范围是最为广泛的，在高次谐波以及非整次谐波含量较少的情况下，该种算法的精度是十分理想的，该种算法应用了循环与递归算法，计算速度快，抗干扰性强，能够消除整次谐波对分析过程的不良影响。而使用加窗法与滤波法也能够避免DFT算法出现插值方向错误的问题。对于一般的叠窗DFT算法来说，其窗口间隔会被设定为窗口长度的几分之一，而且当叠窗太疏时相位差不好用，从而导致一些基于叠窗FFT的应用会只保留模值，相位和相位差信息会被丢弃。但在实际应用中，目前的这种叠窗DFT算法会对音频处理产生以下不利的影响：由于受运算量所限，叠窗的间隔一般不能设置得太短，这样就只能从各个离散，稀疏的时间点观察数据。虽然对于模值而言，从各个离散和稀疏的时间点观察数据影响并不大，因为邻近窗口的模值是相似的，所以其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，其特征在于：包括以下步骤：进行初始化，并输入原始信号；采用基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法对原始信号进行频谱计算，得到信号的频谱，所述基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法在进行傅里叶变换时随源信号窗口的移动将原傅里叶变换矩阵的前若干行循环移动到最底端来省略计算相邻窗的重复部分，并在加窗时采用了IIR滤波器对窗函数进行拟合，以节省计算量；其中，信号的频谱包含有模值谱、相位谱和瞬时相位差谱。

【技术特征摘要】
1.一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，其特征在于：包括以下步骤：进行初始化，并输入原始信号；采用基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法对原始信号进行频谱计算，得到信号的频谱，所述基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法在进行傅里叶变换时随源信号窗口的移动将原傅里叶变换矩阵的前若干行循环移动到最底端来省略计算相邻窗的重复部分，并在加窗时采用了IIR滤波器对窗函数进行拟合，以节省计算量；其中，信号的频谱包含有模值谱、相位谱和瞬时相位差谱。2.根据权利要求1所述的一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，其特征在于：所述采用基于变换矩阵循环滚动和IIR滤波器拟合的高密度叠窗算法对原始信号进行频谱计算，得到信号的频谱这一步骤，其包括：Step1、使用原傅里叶变换矩阵M对原始信号S进行循环滚动卷积运算，得到中间计算矩阵并按照设定的存储格式存储中间计算矩阵；Step2、根据窗函数w计算IIR参数k，并根据k对中间计算矩阵进行IIR滤波计算，得到近似拟合后的结果；Step3、根据近似拟合后的结果得到相应信号的频谱。3.根据权利要求2所述的一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，其特征在于：所述步骤Step1包括：Step11、定义原傅里叶变换矩阵M的前k行循环移动到最底端，得到移动后的傅里叶变换矩阵为M(k)，其中，k为正整数；Step12、定义S(k)为抽取S的第k到k+n-1个元素所组成的一个行向量，记S(k)＝(sk,sk+1,…,sk+n-1)；Step13、初始时，令k＝0；Step14、对S(k)与M(k)进行卷积运算，并将卷积运算的中间结果按照设定的存储格式存储到中间计算矩阵中；Step15、记窗口间隔为v，将M(k)的前v行循环移动到M(k)的最底端，得到M(k+v)；Step16、令k:＝k+v，使得步骤Step15中所述的M(k+v)记为M(k)，其中，“:＝”为赋值符号；Step17、判断k+n-1是否已到达或超过S的长度，若是，则完成中间计算矩阵的计算过程；反之，则返回步骤Step14。4.根据权利要求3所述的一种相位相关的高密度叠窗频谱计算方法，其特征在于：所述中间计算矩阵的存储规律为：中间计算矩阵中s同一列的下标相同，且s的下标从左到右各列递增1，中间计算矩阵中m同一行的上标相同，且m的上标从第一行到第n行逐行递增1，m同一列的下标相同，m的下标等于s下标模n，具体存储格式如下表所示：上表中，S(s0,s1,…,si)为原始信号，si为S中第i个元素，i∈[0,t)，且i为自然数，记其中，表示M(u)的第j列第i行元素，％为求余数运算，M(u)为将原傅里叶变换矩阵M的前u行移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍颖翔，张巍，滕少华，宋欢，聂志威，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44